Pédologie et système d’information géographique · 2016. 6. 14. · Pédologie et système...

Pédologie et système d’information géographique

Comment introduire les cartes de sols et les autres données sur les sols dans les SIG ?

Pierre BRABANT

Orstom, 70-74, route d’Aulnay, 93140 Bondy

RÉSUMÉ

L’importance croissante des études sur l’environnement, les performances de l’informatique favorisant le développe- ment des SIG et le fait que le sol constitue un élément majeur de notre environnement terrestre nous amènent à poser cette question. Comment introduire dans un SIG les cartes de sols et les autres données sur les sols pour que cela puisse servir aux acteurs du développement rural et contribuer à aider les planificateurs dans leur prise de décision ?

Les études de sols se situent dans un environnement rural qui est différent d’un environnement urbain. Celui-ci, construit par I’homme, est donc artificiel, fait d’objets à formes géométriques, hiérarchisés, ordonnés et emboîtés, identifiables de visu, formant des mottfs répétitifs (par exemple, blocs d’immeubles séparés par des rues). Cela est relativement facile à structurer dans un SIG, d’où le développement beaucoup plus rapide et spectaculaire des SIG « urbains » que des SIG « ruraux ».

L’environnement rural forme un continuum, ayant rarement des formes géométriques mais de nombreuses propriétés pouvant fluctuer de manière apparemment aléatoire. La question est donc de savoir comment structurer l’espace rural avec sa couverture pédologique et les données qui les décrivent pour les stocker dans un SIC.

Nous proposons pour cela une structure à 4 niveaux, hiérarchisés et emboîtés :

Le niveau 1 est le plus important et forme l’ossature du SIG. Il est constitué par les Unités naturelles de terrain (ou UNT), comparables à des terroirs au sens agricole du terme.

Elles sont définies par des caractéristiques stables du terrain : topographie, formes du modelé, nature de la roche, du sol, de la végétation spontanée, forme du réseau hydrographique. Ces unités sont identifiables sur des images aérospa- tiales et présentent un motcfrépétittf des variations de certaines propriétés. Par exemple, le sol est constitué d’une combinaison d’horizons ordonnés en fonction de la topographie et du modelé. Les UNT sont toujours géocodées dans le SIG.

Le niveau 2 correspond à des subdivisions d’une UNT correspondant aux différentes Unités de modelé (WI) identifiables dans cette UNT. Ces formes sont ordonnées dans le paysage selon un mottfrépétittf : sommet, versant, bas-fond par exemple. Les objets du niveau 2 sont géocodés dans le SIG ou simplement modélisés, si l’échelle des cartes est trop petite.

Le niveau 3 correspond à des subdivisions dans une Unité de modelé correspondant à différentes Unités de sol (US), identifiables dans cette UM et généralement disposées dans le même ordre répétitif. Les objets du niveau 3 sont parfois géocodés mais plus souvent modélisés, l’échelle de la carte étant généralement trop petite.

Au niveau 4 chaque Unité de sol est subdivisée en horizons, disposés dans un ordre déterminé du sommet à la base du sol. Les objets du niveau 4 sont modélisés dans le SIG sauf dans le cas des cartes tomographiques à grande échelle, rarement disponibles.

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 315-345 315

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Le découpage de l’espace rural sur la base des Unités naturelles de terrain en quatre niveaux hiérarchisés et emboîtés satisfait : (1) aux conditions requises par l’informatique, (2) aux exigences des changements d’échelle, (3) aux besoins des utilisateurs du développement rural car ces unités correspondent à la dimension des unités d’aménagement, (4) aux objectifs de la science du sol : faire reconnaître le rôle majeur du sol dans la gestion de l’environnement.

MOTS CLÉS : SIG - Cartes de sol - Données sur les sols.

ABSTRACT

SOIL SCIENCE AND GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM. How TO INTRODUCE SOIL MAPS AND THE OTHER SOIL DATA INTO GIS ?

The growing importance of environmental studies, the development of geographical information system through pro- gress in information technology and the fact that the soi1 is a major element in our terrestrial environment these factors together lead us to ask how soi1 maps and other soi1 data cari be integrated into a GIS in a way that is useful to those involved in rural development and helpful to planners in their decision-making.

The rural environments in which soi1 studies are carried out are very dt#erent from urhan environments. Urhan environments, being man-made and arttficial, constitute orderly, hierarchical arrangements of interlocking, geometrically- shaped abjects which are identifiable on sight and form repeating patterns, eg. of blocks of buildings separated by streets. Al1 this makes the urban environment relatively easy to structure in a GIS, and accounts for the fact that urban GIS have developed far more rapidly than rural GIS.

The rural environment, by contrast, is a continuum in which forms are rarely geometrical and where numerous difse- rent properties cari vary in an apparently random way. The problem is to find a way of structuring rural space, its soi1 mantle and the data that describe them, SO that they cari be stored in a GIS.

What we propose is a hierarchical structure offour levels, each composed of units that readily subdivide into units of the level below.

Level 1 is the most important and forms the backbone of the GIS. It is composed of Natural terrain units, or NTUs, comparable in concept to land systems.

NTUs are defined by stable terrain features: topography, landform, type of rocks and soils, natural vegetation, pattern of drainage network. They cari be identified from satellite imagery, and present a repeating pattern of variations of cer- tain properties. For example, the soi1 consists of a combination of horizons arranged according to topography and landform. NTUs are always geocoded in the GIS.

Level 2 is composed of Landform units (LUS), the subdivisions identifiable within the NTUs. These units show up as repeating motifs in the landscape : eg. summit, slope and bottom land. The level2 units are either geocoded in the GIS or, if the map scale is too small for this, simply modelled.

Level 3 is composed of the subdivisions of the LUS; these are its different Soi1 units (SUS) identifiable within the LUS and generally arranged in the same repeating pattern. SUS are sometimes geocoded but are more often modelled, map scale being generally too small for geocoding.

At Level 4, each soi1 unit is subdivided into horizons, arranged in a specifc order from the surface to the base of the soil. Horizons are modelled in the GIS, rarely geocoded in the cases where large-scale tomographie maps are available.

Use of this four-level hierarchy to divide up rural space on the basis of Natural Terrain Units meets four requirements : (1) the conditions required by information technology, (2) the requirements of scale changes, (3) the needs of rural development users, since NTUs and LUS corresponds in size to land development units, (4) the objective of Soi1 Science, which is to ensure recognition of the crucial role of the soi1 in environmental management.

KEY WORDS : GIS - Soi1 maps - Soi1 data.

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Le développement des Systèmes d’information géo- graphique (SIG) a débuté vers 1980, en relation directe avec les performances de l’informatique. Il s’accélère actuellement et une très forte croissance est à prévoir au cours de cette décennie.

Un SIG est une base de données numérisées dans laquelle sont stockées des informations variées mais ayant un dénominateur commun : elles sont toutes repérées par leur position géographique à la surface de la Terre. On dit, de ce fait, qu’elles sont géoco- dées ou géoréférencées ; d’où l’expression aussi employée de Système d’information géocodée.

Un SIG peut stocker des informations sur des objets de nature très diverse, par exemple : topographique, climatique, pédologique, agronomique, socio-économique. Connaissant les relations spatiales existant entre ces objets, il est possible de croiser et de traiter ces données. Aussi l’utilisation d’un SIG correspond à une activité pluridisciplinaire.

Des données sur les sols ont été stockées depuis le début des années soixante-dix dans des bases infor- matisées par les services des sols de plusieurs pays.

La structure de ces bases était fondée sur les profils de sols, correspondant aux pédons définis dans les classifications. Dans le même temps, des cartes de sols ont été numérisées. Comme les légendes de ces cartes sont fondées le plus souvent sur les unités des classifications de sols, nous retrouvons la même situation que dans le cas précédent. D’autre part, ces bases n’ont pas été normalisées, si bien que les échanges de données sont difficiles ou impossibles entre les différents services.

Ces bases ont été exploitées avec plus ou moins de succès et leur utilisation s’est limitée le plus souvent à un exercice monodisciplinaire.

Or, les pédologues sont interpellés de plus en plus par la communauté scientifique internationale pour répondre à des questions concernant l’environnement de la planète, l’évolution et la dégrada- tion de cet environnement. C’est le cas, par exemple, pour le programme international géosphère et bio- sphère (IGBP).

Face à ces interpellations, les pédologues, par comparaison avec des chercheurs d’autres disciplines, sont très discrets, voire. timorés selon certains, alors que le sol devrait être un pôle majeur de ces programmes, en ce qui concerne au moins les travaux sur les terres émergées.

Les projets de surveillance et de contrôle de l’environnement planétaire, favorisés par les performances croissantes des engins spatiaux, vont néces- sairement s’orienter vers une utilisation accrue des

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SIG et des systèmes de repérage terrestre (G.P.S. ou Global Positioning System).

Il nous paraît donc primordial que la pédologie se préoccupe de savoir comment elle peut collaborer à ces activités et comment elle peut introduire les données sur les sols, sur leur répartition et sur leur environnement dans les SIG ; cela pour répondre aux questions posées et pour jouer le rôle important qui devrait être le sien dans la gestion des terres et de l’environnement au niveau local, national et international.

Nous allons examiner d’abord quelle est la situation actuelle concernant l’utilisation des SIG, quelles sont les contraintes principales de cette utilisation et comment nous pouvons introduire des données sur les sols en réduisant ou en évitant ces contraintes.

SITUATION ACTUELLE DES SIG Nous pouvons faire à ce sujet deux constata-

tions. Premièrement, il existe de nombreux SIG utilisés pour les études et les travaux en zone urbaine mais peu de SIG mis en œuvre en zone rurale. Deuxièmement, les SIG mis en œuvre en zone urbaine sont opérationnels alors que les autres ne le sont pas encore ou rarement, car ils sont sou- mis à des contraintes d’utilisation non maîtrisées.

Nous verrons d’abord ce qui fait le succès des premiers, puis quelles sont les difficultés de mise en œuvre des SIG en zone rurale et enfin nous pro- poserons une solution pour contourner ces difficul- tés en l’illustrant par un exemple pris dans le domaine de la pédologie.

SIG en zone urbaine ou urbanisée L’expression « zone urbaine » désigne les villes

stricto sensu, où la plus grande partie de l’espace est aménagée par l’homme sous forme de construc- tions diverses. L’expression « zone urbanisée » a un sens plus large car elle désigne des structures existant en zone rurale, mais résultant essentiellement d’une activité humaine. Ce sont, par exemple, le parcellaire agricole (land use), le découpage cadastral, les zones de reboisement industriel aménagées, l’implantation des polders, le réseau de voies de communications, etc.

Nous verrons que pour l’informatique la structure de l’espace urbain strict et certaines structures de l’espace rural, résultant des activités humaines, sont équivalentes.

Pour illustrer sommairement la façon dont un SIG de zone urbaine peut être structuré, prenons l’exemple de la ville de Paris.

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Cette structure est constituée d’une dizaine de niveaux successifs et hiérarchisés, comme cela est schématisé sur la figure 1:

- Niveau 1 : c’est l’agglomération parisienne couvrant plus de 1 000 km*. Elle est identifiable dans sa totalité sur une image satellitaire, où on peut la distinguer de l’espace rural environnant, bien que la limite entre les deux soit très irrégulière.

- Niveau 2 : un premier découpage sépare Paris intra-muros, limité approximativement par le bou- levard périphérique, de la banlieue.

- Niveau 3 : Paris intra-muros est divisé en 20 arrondissements, limités par des avenues, des boulevards ou par la Seine.

- Niveau 4 : chaque arrondissement est divisé en quartiers, séparés par des avenues ou des rues principales.

- Niveau 5 : chaque quartier est divisé en îlots ou blocs d’immeubles.

- Niveau 6 : chaque îlot est divisé en immeubles, séparés parfois par des ruelles ou des impasses.

- Niveau 7 : chaque immeuble est divisé en étages et en sous-sols, séparés par des planchers.

- Niveau 8 : chaque étage est divisé en groupes d’appartements, séparés par des couloirs : côté cour et côté rue, exposition nord ou exposition sud par exemple.

1 Zone urbaine

2 Ville-Banlieue

3 Arrondissements

4 Quartiers

5 îlots

6 Immeubles

7 Etages sous -Sols

8 Groupe d’appartements

9 Appartement

,. Pièce d’habitation

I PAR/S l

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

l L etc.

FIG. 1. - Exemple de structure d’un SIC en zone urbaine. Example of the structure of a GIS on an urhan area.

etc.



FIG. 2. - Schéma d’une structure fractale. Fractal structure

- Niveau 9 : chaque groupe est divisé en appartements individuels, séparés par des murs.

- Niveau 10 : chaque appartement est divisé en pièces d’habitation, séparées par des cloisons.

Cette zone urbaine présente des caractéristiques qui facilitent la mise en œuvre de SIG. Nous en identifions six principales :

déterminé d’appartements et il fait partie d’un immeuble constituant un îlot d’un quartier, etc...

5 - La structure de base du SIG ne change pas quelle que soit la spécificité des utilisateurs : urba- niste, architecte, expert-géomètre, ingénieur des travaux publics, ingénieur des télécommunications, écologue, inspecteur des services fiscaux, enquê- teur du recensement, etc. 1 - Cette zone urbaine est bien structurée et for-

mée de plusieurs niveaux hiérarchisés et emboî- tés(‘) . Les structures présentent un motif répétitif, ce qui facilite la modélisation.

2 - La forme des objets est géométriquec2). Ce sont des surfaces, donc des objets à deux dimensions x et y, ou des volumes à trois dimensions, x, y et z : z étant positif, s’il s’agit d’étages d’immeubles, z étant négatif, s’il s’agit de sous-sols. La limite des objets est nette (un plancher séparant deux étages par exemple). Les structures sont ordonnées par rapport à une multitude de points qui peuvent être géocodés.

Toutes ces caractéristiques conviennent parfaite- ment aux exigences des procédures de l’informatique.

3 - Ces objets sont identifiables sur des images aérospatiales (image satellitaire ou radar, photographie aérienne) du niveau 1 au niveau 7 inclus, excepté pour les sous-sols.

4 - Les informations extraites du SIG à un niveau déterminé peuvent être référencées par rapport aux autres niveaux, supérieurs et inférieurs. Par exemple : un étage repéré comporte un nombre

6 - Les objets, dont les caractéristiques sont introduites dans les SIG, sont des unités artificielles. Elles sont construites par l’homme, de même que le matériel informatique et les logiciels utilisés pour stocker ces données. Par conséquent, cela constitue un ensemble cohérent pour le mental de l’homme.

Ce type de SIG est bien adapté à une utilisation dans les pays fortement industrialisés et urbanisés, ayant aussi un espace rural très anthropisé, comme l’Europe de l’Ouest, le Japon et une partie de l’Amérique du Nord. En revanche, leur utilisation devient difficile dans les zones où l’espace urbain s’est étendu sans contrôle pour constituer des zones mal structurées. C’est le cas des favelas d’Amérique du Sud ou des zones d’occupation périurbaine dans les villes africaines par des migrants venus des campagnes.

Bien que ies SIG en zone urbaine soient généra- lement opérationnels, tous les problèmes de leur mise en œuvre ne sont pas encore résolus. Cependant, les principaux ne sont pas de nature technique ou informatique. Ce sont des problèmes

(1) Cette structure peut être comparée à celle des fractals, schématisée sur la figure 2. (2) Cela est particulièrement net dans les villes nouvelles ; par exemple, le secteur de Manhattan à New York est quadrillé de façon très géométrique par des avenues et par des rues.


P. BRABANT

relationnels entre les différents utilisateurs. En effet, chaque administration, chaque service technique ou collectivité locale construit et utilise un SIG en fonction de ses préoccupations. Il en résulte que l’échange de données entre les SIG est parfois difficile ou impossible. Ce problème majeur devrait être résolu prochainement par la normalisation des formats d’échange à l’échelon national (France), puis européen. Le choix s’oriente vers la norme DIGEST (Digital Geographic Information Exchange Standard) et sa couche géographique, dénommée EDIGEO. Concernant la couche de transmission entre les bases de données, le choix se porterait sur la norme ISO 8211 (Revue Géomètre, octobre 1990).

Un indice très significatif montre que les SIG utilisés en zone urbaine sont en plein développe- ment et qu’ils donnent des résultats satisfaisants : 80 à 90 % au moins des communications scientifiques présentées dans les congrès et séminaires se rapportent à l’utilisation des SIG en zone urbaine ou concernant les structures anthropisées des zones rurales : parcellaire agricole (land use), utilisation des terres (land caver) ou découpage cadastral.

SIG en zone rurale La mise en œuvre de SIG en zone rurale se

révèle beaucoup plus difficile, car les exemples en ce domaine sont relativement rares. Nous pouvons citer celui du Projet ILWIS, réalisé par 1’ITC(3).

Les données qui caractérisent l’espace rural peuvent aussi être introduites dans les SIG comme celles de l’espace urbain ; mais ces deux espaces possèdent des caractéristiques très différentes. La principale différence de l’espace rural est que le terrain forme un continuum. Or, pour stocker les données, il faut d’abord les structurer. Par consé- quent, on est amené obligatoirement à faire des découpages dans ce continuum. La photo 1 montre que ce découpage est facilité en milieu urbain par l’existence de structures artificielles géométriques construites par l’homme. En zone rurale (photos 2 et 3) se pose la question de savoir sur quels prin- cipes se fonder pour procéder à ce découpage, préalable à l’introduction des données dans les SIG.

Examinons d’abord comment les spécialistes des différentes disciplines scientifiques effectuent actuellement ce découpage.

De haut en bas : Photo 1. - Zone urbaine : la ville de Paris (Photo IGN) Urhan area : the City of Paris Photo 2. - Zone rurale à aspect contrasté Rural area with varying pattern Photo 3. - Zone rurale à aspect uniforme Rural area with unvarying pattern

Chaque thématicien qui étudie une zone rurale procède à ce découpage en fonction de ses objectifs immédiats et des exigences de sa discipline scientifique. Les SIG qui en résultent sont des regroupements de plusieurs fichiers, chacun d’entre eux correspondant à un thème : topographie, hydrologie, géolpgie, climat, mode d’utilisation des terres, limites administratives, etc.

(3) International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences, Enschede, Pays-Bas.

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Using GIS. lhe planner overlays drfferenr maps of fhe same location. Show (from top) are maps ofnvers. elevat/on. foads, SOI/ and vegeta- bon. These are tben reglstered to a common coordinate system. produc- ,ng a descrqon of fhe Earrh surface (boftom)

FIG. 3. - Exemple de structure d’un SIG en zone rurale, constitué à partir de fichiers thématiques superposés (FAO-AGLS Division, Rome - Land and Water, August 1989). Exarnple of the structure of a GIS on a rural area, huilt up by overlaying thematic data files. (FAO-AGLS Division, Rome - Land and Water, August 1989).

Les SIG sont ainsi constitués de couches super- posées, comme cela est illustré par la figure 3. Dans chacune de ces couches, il existe un décou- page particulier de l’espace rural, représenté sur les cartes par le contour de polygones, regroupés en unités cartographiques dans la légende.

Les logiciels permettent techniquement de faire le croisement des données extraites des différentes couches ; mais les documents produits sont extrê- mement complexes, car ils résultent de la superposition des contours de polygones appartenant à des unités cartographiques de nature très diverse (cf. un exemple donné dans l’annexe II).

Les cartes, produits habituels de ce type de traitement, sont difficiles à interpréter et inexploi- tables directement pour le développement rural. À cela s’ajoutent des problèmes de terminologie, car celle-ci varie d’un thème à l’autre.

D’autre part, l’utilisation de ces fichiers pose des problèmes de changement d’échelle, entraînant une perte d’information au cours de cette opération. Finalement, en comparant d’une part les gros inves- tissements nécessaires pour construire ces SIG, col- lecter et saisir les données, et d’autre part les résultats concrets utilisables pour le développement rural, le rendement de ce type de SIG est relativement faible et leur coût excessivement élevé.

Si on compare maintenant la mise en œuvre d’un SIG urbainc4) avec celle d’un SIG rural, on constate que le matériel et les logiciels utilisés ont des capa- cités suffisantes et que les informaticiens sont aussi compétents. La difficulté de mise en œuvre d’un SIG rural n’est donc pas d’ordre technique et informatique ; elle est de nature conceptuelle et théma- tique. Elle provient principalement du fait que chaque thématicien découpe l’espace rural de la façon qui lui convient. Ce découpage n’aboutit pas à constituer un système coh$rent comme celui des

SIG urbains (cf. page 3 18). A cette difficulté vient s’ajouter évidemment le manque de normalisation des formats d’échange.

Le type de SIG le plus utilisé actuellement pour l’étude des espaces ruraux (cf. fig. 3) peut ainsi être considéré comme un simple regroupement de bases de données monodisciplinaires.

La principale contrainte de la mise en œuvre d’un SIG rural résulte donc d’un découpage thématique, hétérogène et non approprié de l’espace rural.

(4) Dans la suite de l’exposé, nous utiliserons, pour simplifier, les expressions : SIC urbain et SIG rural.


P. BRABANT

COMMENT ÉLIMINER ou RÉDUIRE CETTE CONTRAINTE MAJEURE POUR L’UTILISA- TION D’UN SIG DANS LES ESPACES RURAUX ?

En examinant les fichiers thématiques précé- dents, on remarque qu’ils sont constitués de deux groupes de données. Celles du premier groupe concernent des caractéristiques du terrain que l’homme peut modifier : le réseau de communications, les aménagements ruraux (parcellaire agricole, infrastructures) et la répartition de la végétation.

Celles du second groupe concernent des caracté- ristiques du terrain que l’homme ne peut pas modifier, du moins facilement, ou ne veut pas modifier pour des raisons de rentabilité économique évi- dentes : la topographie et les formes du modelé, la nature des roches, l’aspect du réseau hydrographique, la nature et la répartition des sols. Ces

caractéristiques sont donc relativement stables. D’autre part, nous savons que, dans les régions

tropicales au moins, il existe des corrélations très étroites entre :

1 - la topographie et le modelé ; 2 - les roches ; 3 - l’aspect du réseau hydrographique ; 4 - les sols et leur répartition ; 5 - la végétation naturelle ou spontanée(5), si elle

existe encore. Par conséquent, il serait possible de découper le

continuum de l’espace rural en Unités naturelles de terrain@), qui seraient définies par l’association des 4 ou 5 caractéristiques dites stables et énumérées ci-dessus.

Ces caractéristiques sont d’autant plus faciles à identifier pour un observateur que le terrain est peu transformé par les activités humaines. C’est encore le cas dans de vastes zones des régions tropicales.

NIVEAU

UNITÉ NATURELLE UNITÉ NATURELLE DE TERRAIN DE TERRAIN

0 UNITÉ

DE MODELÉ

UNITÉ

DE SOL

HORIZON

COUCHE STRATE

Profondeur

raclnaire

etc. etc. etc. etc. etc. etc. etc.

FIG. 4. - Structure des quatre premiers niveaux d’une base de données sur les sois, leur répartition et leur environnement, destinée à la mise en œuvre d’un SIG rural. Structure of the firstfour levels of a data base on soils, their rural GIS.

distribution and their environment, designed for use in a

(5) Et la nature du climat, mais celui-ci n’est pas, comme les autres caractéristiques, identifiable de visu. (6) Que nous pourrions aussi dénommer par l’expression « unité géographique naturelle » ou une autre expression équivalente, satisfai- sante pour une majorité de thématiciens. Retenons pour cette exposé l’expression « unité naturelle de terrain » (en anglais : Natural Terrain Unit).

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Une Unité naturelle de terrain, modélisée par cette toposéquence,

comporte

4 Unités de modelé

constituées chacune

d’un nombre variable

d’unités de sol

FIG. 5. - Exemple de numérotation des Unités de modelé et des Unités de sols qui constituent une Unité naturelle de terrain (UNT). Example of numhering of the Landform units and Soi1 units that make up a Natural terrain unit (NTU).

La dimension de ces unités est très variable : de quelques kilomètres carrés à plusieurs milliers de kilomètres carrés.

En admettant ce type de découpage de l’espace rural, la structure d’un SIG rural serait fondée non plus sur une collection de fichiers monodisciplinaires, mais sur une seule base de données pluridisciplinaires, caractérisant les diverses Unités naturelles de terrain. Cela permettrait de lever la contrainte conceptuelle et thématique résultant d’un découpage non approprié de l’espace rural.

SOLUTION CHOISIE POUR INTRODUIRE DANS UN SIG LES DONNÉES SUR LES SOLS, LEUR RÉPARTITION ET LEUR ENVIRONNE- MENT

Ce choix résulte de l’analyse des résultats obtenus par de nombreux pédologues de 1’Orstom ou du Cirad au cours de recherches menées depuis une vingtaine d’années dans les régions tropicales d’Afrique, d’Amérique du Sud et d’Asie.

La base de données sur laquelle nous travaillons actuellement, pour être utilisée dans un SIG, est

structurée en plusieurs niveaux successifs, hiérar- chisés et emboîtés. Le schéma de la figure 4 indique comment sont structurés les 4 premiers niveaux. Nous allons décrire ceux-ci de manière détaillée car ils sont utilisés plus fréquemment, pour les travaux pluridisciplinaires, que les

niveaux suivants (niveaux 5, 6, etc.) plus spéci- fiques à la pédologie (cf. fig. 14).

Remarques concernant la figure 4 1 - Les différentes Unités de modelé, constituant

une Unité naturelle de terrain (ou UNT)(‘), sont numérotées en chiffres romains en partant des points topographiques les plus hauts du paysage vers les plus bas. Un astérisque placé après un de ces chiffres (par exemple : IV*) signifie que cette UNT est constituée de quatre Unités de modelé et de quatre seulement. Cet astérisque est donc placé après le numéro d’Unité de modelé localisée dans la partie topographique la plus basse de I’UNT concernée (cf. fig. 5).

2 - Les Unités de sol, constituant une Unité de modelé, sont repérées par deux chiffres. Le premier est un chiffre romain qui indique l’Unité de modelé dont cette Unité de sol fait partie ; le second est un chiffre arabe ; il désigne le numéro d’ordre de l’Unité de sol dans l’Unité de modelé concernée. L’ordre est déterminé en partant du point le plus haut de l’Unité de modelé vers le plus bas. Un astérisque placé après ce chiffre (par

exemple : 11-3”) signifie que cette Unité de modelé (ici l’unité II) comporte trois Unités de sols et trois seulement. Cet astérisque est donc placé après le numéro d’Unité de sol localisée dans la partie topographique la plus basse de l’Unité de modelé concernée (cf. fig. 5).

(7) Nous utiliserons parfois dans la suite du texte les initiales UNT au lieu de « Unité naturelle de terrain ».

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P. BRABANT

DESCRIPTION DES 4 PREMIERS NIVEAUX

Niveau 1 - Unité naturelle de Terrain

Voici la définition que nous avons proposée récemment (BRABANT, 1991) :

Volume déterminé de terrain, ayant une dimension variable, souvent kilométrique.

- Son aire peut être identifiée sur des images aérospatiales et représentée sur une carte.

- Ses caractéristiques englobent, d’une part, les formes du modelé et celles du réseau hydrographique, la nature et le mode de combinaison ordonnée des horizons du sol, la nature du matériau originel et de la végéta- tion naturelle ou spontanée, d’autre part, le fonctionnement cyclique journalier et saisonnier de l’air, de l’eau, et des activités humaines, animales et végétales ; elles incluent aussi le fonctionnement cumulatif, qui peut transformer cette unité naturelle en une autre au cours du temps.

_ Généralement, elle se présente dans le paysage comme un motif répétitif de la forme du terrain et du réseau hydrographique, de la végétation, de la combinaison ordonnée des horizons du sol et des autres caractéristiques. (D’après « Le sol des forêts claires du Cameroun » P. BRABANT, 1991).

Cette définition est comparable à celle d’un sys- tème-sol donnée dans l’ouvrage cité en référence. En tant que pédologue, nous avons employé par commodité dans cet ouvrage le terme de « sys- tème-sol », mais un terme plus général comme

« Unité naturelle de terrain » utilisé ici ou « Unité géographique naturelle » ou encore « Système de paysage » pourrait aussi convenir.

Une Unité naturelle de terrain est identifiée et délimitée à partir des caractéristiques citées dans la définition, qui sont au nombre de 4 ou 5c8), selon que la végétation naturelle existe ou non. Ce type d’unité est véritablement un système, dans le sens systémique du terme, car des études ont déjà mon- tré qu’il remplit les conditions requises suivantes :

« Un système est un objet complexe dont les parties ou composantes sont liées de telle façon que l’objet se comporte à certains égards comme une unité et non pas comme la simple réunion de ses éléments » (M. Bunge, 1983, cité par J. Quensière, 1990).

Ou encore du même auteur : « Une chose est un système si et seulement si

son comportement change de façon appréciable lorsqu’on lui enlève une de ses composantes ou qu’on la remplace par une autre tout à fait diffé- rente. »

Cette seconde définition en particulier est parfai- tement applicable aux sols. En effet, la propriété la plus spécifique d’un sol est l’existence d’horizons. Ceux-ci sont associés selon des lois de sociabilité (BRABANT, 1991). L’absence de l’un d’entre eux dans une association suffit pour que le fonctionnement du sol tout entier soit modifié ; en effet, ce fonctionnement est déterminé par un grand nombre d’interrelations existant entre les divers horizons.

PROPRIÉTÉS D’UNE UNITÉ NATURELLE DE TERRAIN Cette unité, telle qu’elle a été définie, possède

trois propriétés intéressantes, car elles vont nous permettre de compartimenter l’espace rural continu :

- Elle est très souvent identifiable dans sa tota- lité sur les images satellitaires (cf. photo 4).

- Elle apparaît très souvent dans le paysage comme un motif répétitif. Cela permet de la repré- senter par un modèle de dimension réduite, sous la forme d’une toposéquence ou d’un bassin versant élémentaire.

_ Elle est constituée, en ce qui concerne le sol, d’une combinaison de couches ou horizons, ordon- nés dans le paysage par rapport à des repères topographiques.

Cette unité étant structurée et géocodée, il faut

donc repérer l’arrangement des horizons par rapport aux indices topographiques dans des sites représentatifs, c’est-à-dire identifier la disposition des horizons les uns par rapport aux autres à l’échelle du paysage. La nature du sol, en dehors des sites représentatifs, peut ensuite être reconnue dans les autres unités naturelles équivalentes, en se basant simplement sur des repères topographiques(9). Quelques vérifications de terrain sont simplement nécessaires.

(8) Forme du modelé, forme du réseau hydrographique, sol, matériau originel, végétation. (9) Un des inconvénients majeurs de l’étude des sols est le fait qu’ils ne sont pas directement accessibles à un observateur comme le sont d’autres objets naturels, les plantes et les animaux par exemple. 11 faut donc creuser le terrain pour les observer et les échantillonner.



La photo 4 représente un exemple d’une Unité naturelle de terrain, située sur le plateau de 1’Adamaoua au Cameroun. Celle-ci est identifiée sur l’image Landsat dans sa totalité ;

Photo 4. - Landsat 1 - Cameroun (Novembre 1977) Landsat 1 - Cameroon (November 1977)

I k

0 1Km

- Savane herbeuse s Galerie fore.stMre m Sol

a Roche basique

J FIG. 6. - Unité naturelle de terrain identifiée sur une image satellite et modélisée par une toposéquence. On distingue deux Unités de modelé. A natural terrain unit, identified on a satellite image and modelled by a toposequence. Two landform Units cari be distinguished.

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2,1992 : 315-345

Elle couvre sur cette image à l’échelle de 1/500 000 une surface de 300 cm* environ, ce qui représente une superficie de 1 200 km2 sur le terrain.

Cette unité est formée sur une roche basique ; la topographie est fortement vallonnée et le modelé comporte deux unités : un sommet de versant fortement convexe et un bas-fond de forme concave, faiblement évasé. On distingue sur l’image le motif répétitif constitué par la succession des versants et des bas-fonds. Ainsi, cette unité peut être modéli- sée par une toposéquence schématisée sur la figure 6. Ces caractéristiques, ainsi que l’aspect du réseau hydrographique, celui de la végétation et la nature du sol diffèrent de l’autre UNT qui l’entoure, formée sur une roche granitique.

Les deux facteurs principaux à l’origine de la différence entre ces deux UNT sont la nature et l’âge du matériau originel du sol : une roche basique d’origine volcanique d’âge quaternaire dans un cas, et dans l’autre une roche granitique beaucoup plus ancienne.

La photo 5 est une image SPOT 1 à 1/500 000 montrant une partie seulement d’une zone occupée par un autre type d’Unité naturelle de terrain dans le haut bassin de la Bénoué au Cameroun. Cette UNT couvre au total plusieurs milliers de kilo- mètres carrés répartis en une vingtaine de zones. Elle est formée sur le socle granitique ; la topographie est vallonnée et le modelé comporte trois uni- tés : un-versant convexe à pente modérée, une rupture de pente, un bas-fond concave et évasé, non chenalisé vers l’amont des bassins versants, chenalisé vers l’aval. Le réseau hydrographique est de forme dendritique ; la végétation spontanée est une forêt claire, dense sur les versants, moins dense et moins haute vers la rupture de pente et une savane herbeuse dans les bas-fonds.

On distingue sur l’image SPOT un motif répéti- tif dû à la répartition des formations végétales en relation avec les unités de mode16 et la nature du

sol sous-jacent. Les unités de modelé peuvent être observées sur les photographies aériennes en sté- réoscopie.

La structure de cette UNT peut encore être modélisée par une toposéquence (cf. fig. 7).

COMMENT INTRODUIRE LES CARACTÉRISTIQUES D’UNE UNIT& NATURELLE DE TERRAIN DANS UN SIG ?

Les deux exemples d’unités naturelles de terrain que nous avons identifiés sur les images satellitaires (cf. photos 4 et 5) peuvent être représentés

325

P. BRABANT

Photo 5 SPOT 1 - XS - Cameroun (Novembre 1989) SPOT 1 - XS - Cameroon (November 1989)

‘1

1

II 1 Versant !Rupture!

l c +.c + f + +-+ + + +

0 1OOm

s-s!& Forêt claire & Isoberlinia doka

u5L Savane herbeuse à Terminalia :;,:.y, .,....... . . . . I.. i :-..-.l.i.l Sol

++-+++ Granite

FIG. 7. - Partie. d’une Unité naturelle de terrain, identifiée sur une image satellite et modélisée aussi par une toposéquence. On distingue ici trois Uniés de modelé. Part of a natural terrain unit identified on a satellite image and modelled by a toposequence. Here three landform Units cari be distinguished.

chacun sur une carte par un polygone ayant une dimension proportionnelle à la superficie couverte sur le terrain en fonction de l’échelle de cette carte.

La surface du polygone, représentant sur une carte à l/l 000 000 une des zones couvertes par 1’UNT de la photo 5, est de 4 cm* (cf. fig. 9-l). On attribue à ce polygone une couleur ou une trame, et un numéro pour le repérer sur la carte.

Le contour de ce polygone - c’est-à-dire le contenant de 1’UNT - peut être numérisé, en mode vecteur par exemple, et introduit dans le SIG. Les caractéristiques (11) (ou attributs) de cette UNT - c’est-à-dire le contenu - peuvent aussi être numérisées et introduites dans le SIG. Le contenant et le contenu, une fois numérisés, peuvent ensuite être extraits du SIG par un utilisateur : le premier se présentera sous la forme d’un tracé graphique (le contour du polygone) et le second sous la forme de données tabulaires, comme cela est indiqué dans le tableau 1.

Parmi ces attributs figurent la description des Unités de modelé et celle du sol correspondant. Après avoir été codifiées, elles sont introduites dans le SIG d’où elles peuvent être extraites sous forme de données tabulaires.

En revanche, la répartition et l’étendue occupée dans ce polygone par chaque Unité de modelé sont des données graphiques. Ces unités sont visibles sur les images satellitaires (cf. photo 5) quand on examine la végétation, répartie en fonction des Unités de modelé ou par stéréoscopie sur certaines images du satellite SPOT et sur les photographies aériennes.

Cependant, la répartition et l’étendue de chaque Unité de modelé, bien qu’elles soient connues par le pédologue, ne peuvent pas être introduites graphiquement dans le SIG au niveau 1 à partir d’une carte à l/l 000 000, ni par conséquent extraites sous la forme de carte à la même échelle pour la raison suivante : l’une des deux dimensions x et y des Unités de modelé (la dimension x sur la figure 8) est trop petite pour que ces unités puissent être représentées chacune séparément sur une carte à l/l 000 000 et que la carte reste lisible pour un utilisateur (x = 0,05 mm à l/l 000 000).

(10) La production de cartes n’est évidemment pas la seule manière d’exploiter un SIG. Une analyse de données, produisant des diagrammes, tableaux, calculs statistiques, est une autre possibilité. Cependant, les cartes sont le produit le plus courant et le plus demandé par les utilisateurs. (11) Dans la terminologie informatique, celles-ci sont dénommées attributs. L’annexe 1 indique la liste des principaux attributs, numérisés au niveau 1 et qui concernent principalement I’environnement des UNT.

326 Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2,1992 : 315-345


TABLEAU 1 Exemple de données tabulaires : légende explicative d’une unité cartographique sur une carte à

très petite échelle (l/l 000 000 ou plus petite) E.vample of data in table form : explanatory textfor a mapping unit on a lfery small-scale map (1 : 1 ,OOO,OOO or smaller)

UNITÉ CARTOGRAPHIQUE MODEL6

^L DES Glacis d’érosion,vallonn6s B

FORETS CLAIRES ondulés, disséqués dans la partie médiane et aval des

bassins versants

VÉGÉTATION MATÉRIAU ORIGINEL

Association de iorét claire sur les versants et de savane

Roches cnstalllnes acides

herbeuse dans les bas-fonds Granites et gneiss dominants

NATURE DU SOL

Sol apparenté à la catégorie n “7 du réfbrentiel établi pour

le Nord-Cameroun P.Bf=fABANT ,M.GAVAUD

(1985)

Le calcul indique qu’il en serait de même pour une carte à l’échelle de 1/500 000 (x = 0,l mm), à 1/250 000 (x = 0,2 mm) ou à 1/200 000 (x = 0,25 mm).

1 Unit6 naturelle de terrain

3 Unit& de mode16 y 50m ,

FIG. 8. - Exemple montrant les deux dimensions, X et Y, d’une Unité de modelé. Example showing the X and Y dimensions of a Lanform unit.

En introduisant les attributs de cette Unité naturelle de terrain dans un SIG au niveau 1, il se produit donc une perte d’information déjà acquise par le pédologue et importante pour l’utilisateur : la distinction de trois Unités de modelé différentes et des Unités de sol associées. Cela signifie aussi que l’échelle des cartes représentant cette UNT n’a qu’une importance mineure dans une gamme allant de l/l 000 000 à 1/200 000, puisque le contour seulement du polygone de 4 cm2, représentant la superficie de 400 km2 sur le terrain, peut être introduit graphiquement dans le SIG au niveau 1, mais pas les limites de chaque Unité de modelé à l’inté- rieur de ce polygone.

(12) Notons que la dimension de ce secteur est souvent du même ordre de grandeur que celui d’un bassin versant élémentaire.


Pour ne pas perdre l’information acquise, nous procédons de la manière suivante (cf. fig. 9).

On sélectionne un petit secteur représentatifi12) (0,022 cm2, par exemple) dans le polygone couvrant 4 cm* sur la carte et équivalent à 400 km2. Puis on fait de ce secteur un agrandissement suffisant (0,022 cm* sur une carte à l/l 000 000, équiva- lant à 2,2 km2 sur le terrain, est agrandi 40 fois) pour que la localisation et l’étendue occupée par chaque Unité de modelé puissent être représentées graphiquement sur un échantillon de carte à une échelle plus grande (1/50 000, cf. fig. 9-3). La répartition des Unités de modelé dans 1’UNT est modélisée par un bloc-diagramme (cf. fig. 9-2), ainsi que la répartition topographique de ces unités (cf. fig. 9-4). Puis la carte et les blocs-diagrammes sont numérisés graphiquement dans le SIG au niveau 1. Une photographie aérienne oblique peut aussi être scannerisée et introduite dans le SIG (la photo 6 par exemple). Ces données peuvent ensuite être extraites sous la même forme par un utilisateur.

En procédant de cette manière, nous avons introduit l’information manquante dans le niveau 1 du SIG sous forme d’un échantillon du niveau 2.

Cette procédure est utilisable pour introduire dans un SIG au niveau 1 les données sur les sols, leur répartition et leur environnement quand on dispose de cartes à une échelle allant de 1/200 000 à l/l 000 000 et plus. D’autre part, cette procédure

facilite le changement d’échelle et fait la transition avec le niveau 2 du SIG.

Niveau 2 - Unités de modelé Une Unité de modelé est une partie d’une Unité

naturelle de terrain « ayant des caractéristiques homogènes et qui peut se distinguer des unités adjacentes sur le terrain et/ou sur des images aéro- spatiales » (BRABANT, 199 1).

Carte 6 111 000 000 où un polygone num6rot6 9

repr6sente une superflcle de 400 km2,

couverte par une Un[:6 Naturelle de Terraln

VOICI un secteur repr6sentatlf de ce polygone (RI couvrant 0.022 cm2 (ce qui repr6sente 2,2 km2

sur le terraln).

Ce secteur est agrandi 40 fols

2 - Vue sous forme de bloc-diagramme de œ secteur 3 - Vue en plan de ce secteur

Trois unlt6s de mode16 sont dlstlngu6es:

I - Versant convexe Ii - Rupture de pente

m’ Bas-fond concave

Carte des Unités de modelé à 1/50000

4 - Vue en coupe (COUPE CI

e 0 250m

Les 3 Unités de modelé regroupées et

modélisées dans une toposéquence

Photo 6 - Exemple de photographle ecann6rlsie

et introdulte dans le SI0 su Niveau 1.

Au premlor plan, sous la Ilgne blanche,

une partle d’une UNT comportant

trois Unlt6r de mode16

FIG. 9. - Introduction des données au niveau 1. Zoom sur un secteur représentatif pour visualiser les unités de modelé et montrer leur répartition dans une Unité naturelle de terrain. Introduction of Level 1 data. Close-up of a representative sector showing landform units and how they are distributed in a Natural terrain unit.

1 - Carte des UNf 3 - Zone Z agrandie

Polygones trac& sur une carte B 11200.000

reprboentant des superflalea couvertes par des catbgorles dlffbrentes d’UNT.

Chacune de celles-cl est ldentlfibe par une couleur dlffbrente fExtra/t de le carte Katlole 11200 000 rbduite Ici deux foisl

2 - Carte des unit& de mode18

Dans chaque UNT de la carte 1, les unltbs de mode16 sont d8iimltbes sur des photos abrlonnes B 1150 000;

puis cas Ilmltes sont reportbes sur une carle B 1150 000

Celle-cl est ensulte rbdulte A 11200.000 pour faclllter la comparalson avec la carte 1. Dans la zone 2 d’une UNT

(encadrbe sur la carte 1). on dlstlngue alnsl quatre unit& de mode16 sur la carte 2.

fExtra/t de la carte Ketlola 11200 000 r4dulte /cl deux foie)

Polygones repkentant sur une carte a lJ50.000 f rbdulte /cl deux fols 1

les quatre unltbs de mode16 de la zone 2

4 - ModBlisation sous la forme

\ \

d’un bloc diagramme

4Km

Bloc-dlagramme modélisant la rbpartltlon des quatre unit& de mode16 dans

le paysage

FIG. 10. - Exemple montrant le découpage d’une Unité naturelle de terrain en Unités de modelé et leur représentation cartographique. (D’après la feuille Katiola à 1/200 000, Côte-d’Ivoire. Carte des paysages et des unités morpho-pédologiques R. POSS, 1982). Example show@ the division of a Natural terrain unit into Landform units and how they are represented on a map, (From the 1 : 200,000 Katiola sheet, Côte d’ivoire. Map of landscapes and morpho-pedological units - R. Poss, 1982).


On estime que plus de 75 % des Unités naturelles de terrain dans les régions tropicales ne com- portent que deux à quatre Unités de modelé ; ce nombre atteint parfois cinq mais rarement plus.

Les limites entre les Unités de modelé peuvent être représentées graphiquement sur des cartes dont l’échelle peut varier de l/lO 000 à l/lOO 000 selon la nature du terrain. Par conséquent le contour des polygones de ces cartes, c’est-à-dire le contenant, peut être numérisé graphiquement dans un SIG. Le contenu (c’est-à-dire les attributs), dont une liste est donnée comme exemple dans l’annexe 1, se rapporte principalement aux caractéristiques de l’environnement, comme pour le niveau 1. Le contenant et le contenu peuvent ensuite être extraits du SIG par un utilisateur ; le premier sous la forme d’un tracé graphique (le contour des polygones) et le second sous la forme de données tabulaires.

Passer du niveau 1 du SIG, correspondant à des données d’une carte à l/l 000 000, au niveau 2, qui se réfère à une carte à 1/50 000, et inversement, est relativement aisé pour un utilisateur.

Grâce à l’opération effectuée sur un secteur repré- sentatif, il sait en consultant le SIG au niveau 1 qu’un polygone de 4 cm2, tracé par l’imprimante sur la carte puis identifié par une couleur homogène et un numéro, ne correspond pas à une zone de terrain homogène. Le secteur agrandi et le bloc-diagramme, tracés aussi par l’imprimante ou l’examen de la photo, lui indiquent que cette zone est en réalité hétérogène et constituée de 3 Unités de modelé dif- férentes, associées dans un ordre et dans des proportions déterminées (cf. fig. 9-4 et photo 6).

Si au contraire l’utilisateur consulte le SIG au niveau 2, il sait que les 3 Unités de modelé, constituant des unités cartographiques différentes à l’échelle de 1/50 000 (cf. fig. 9-3), sont des parties d’une même Unité naturelle de terrain qui peuvent être regroupées dans le même ensemble au niveau 1.

La figure 10 illustre de manière plus didactique encore la façon de découper une Unité naturelle de terrain en plusieurs Unités de modelé. Cet exemple est extrait d’une carte réalisée par 1’Orstom en Côte-d’Ivoire (Poss, 1982).

D’autre part nous savons, à partir des études détaillées de sites représentatifs, que chaque Unité de modelé est constituée le plus souvent de deux ou de plusieurs Unités de sol ou compartiments verticaux de so1(13) de nature différente (cf. fig. 12-2),

(13) Se reporter à la définition de ce terme au niveau 3, page 318,

plus rarement d’une seule unité. Les attributs de la description des Unités de sol, après avoir été codi- fiés, sont introduits dans le SIG d’où ils peuvent être extraits sous forme de données tabulaires. En revanche, la répartition et l’étendue occupée dans chaque polygone, représentant une Unité de modelé, par les diverses Unités de sol qui la constituent sont des données graphiques. On se trouve ainsi dans la même situation que pour le niveau 1, où une Unité naturelle de terrain comportait plusieurs Unités de modelé. Ici chaque Unité de modelé comporte plusieurs Unités de sol. Celles-ci ne peuvent pas être introduites graphiquement dans le SIG au niveau 2, ni par conséquent extraites sous forme de carte, pour la même raison déjà évo- quée au niveau 1 à propos des Unités de modelé. Une des dimensions des Unités de sol est générale- ment trop petite pour que chacune de ces dernières puisse être représentée séparément sur une carte à une échelle variant de 1/20 000 à 1/50 000.

La figure 11 montre l’exemple d’une Unité de modelé (le bas-fond) constituée de trois Unités de sol. On constate que l’une au moins des trois dimensions (x, y, z) d’une Unité de sol (la dimension x sur la figure) est trop petite pour que ce compartiment puisse être représenté sur une carte à 1/50 000 par exemple et que la carte reste lisible pour un utilisateur, la dimension de x étant de 0,4 mm à 1/50 000.

I4 Unitbs de sol pcJ

FIG. 11. - Exemple montrant les trois dimensions, X, Y, et Z, d’une Unité de sol. Example showing the three dimensions (X, Y and Z) of a Soi1 unit.



0 1

Jr reprbentatlf

Unité cartographique

1 Versant

II Rupture de pente

III” Bas-fond

Zone Brod&e

RIviBre ou ruisseau

Talweg non incls8

FIG. 12-l. - Échantillon de carte à 1/50 000. Les trois unités cartographiques représentent les trois Unité de modelé. Extractfrom a 1: 50,000 scale map. The three mapping units represent the three Landform units.

-6

0 ---c_- 8 7 8 5 4 3 2 1

Unltbs de sol

FIG. 12-2. - Bloc-diagramme montrant la répartition des Unités de sol dans les trois Unités de modelé, sous la forme d’une toposéquence. Diagram showing the distribution of Soi1 units in the three Landform units, in the form of a toposequence.


P. BRABANT

0 3

a

0,5om

FIG. 12-3. - Secteur représentatif de la figure 12-1, dessiné sur une carte à 1/2 500, dont la légende est constituée par le bloc-diagramme ci-dessous. Les 8 unités cartographiques représentent les 8 Unités de sol. Representative section offigure 12-1, drawn on a scale of 1 : 2,500. The key is provided by the diagram below. The 8 mapping units represent the 8 Soils units.

unités cartographiques

Unité de sol

FIG. 12-4. - Introduction des données au niveau 2. Zoom sur un secteur représentatif pour visualiser les unités de sols et montrer leur répartition dans chaque Unité de modelé. Introduction of Level2 data. Close-up of a representative sector, showing the Soi1 units and their distribution within each Landform unit.

332 Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 315-34.5


En introduisant les caractéristiques de cette Unité de modelé dans un SIG au niveau 2, il y a donc encore une perte d’information déjà acquise par le pédologue et importante pour l’utilisateur : la distinction de 3 Unités de sol différentes dans une Unité de modelé.

Pour ne pas perdre cette information, nous allons procéder de la même manière que précédemment pour le niveau 1.

On sélectionne un petit secteur représentatif sur une carte à 1/50 000 (cf. fig. 12-l), dont on fait ensuite un agrandissement suffisant (0,2_5 cm* sur une carte à 1/50 000 équivalant à 0,25 km2 sur le terrain, est agrandi 20 fois) pour que la localisation et l’étendue occupée par chaque Unité de sol dans les Unités de modelé puissent être représentées graphiquement sur un échantillon de carte à échelle plus grande (1/2 500, cf. fig. 12-3). La disposition des Unités de sol dans une Unité de modelé est modélisée par un bloc-diagramme. Comme les Unités de modelé sont associées en toposéquence, on regroupe toutes ces Unités de sol sur le même bloc-diagramme (cf. fig. 12-2). Puis le bloc-diagramme et la carte sont numérisés graphiquement dans le SIG au niveau 2. Ils peuvent ensuite être extraits sous la même forme par un utilisateur.

Ainsi nous avons de nouveau introduit l’information manquante dans le niveau 2 du SIG sous la forme d’un échantillon du niveau 3.

Cette procédure est utilisable pour introduire dans un SIG des données sur les sols et leur répar- tition, quand on dispose de cartes à une échelle allant de 1/20 000 à l/lOO 000 environ. De plus, elle facilite le changement d’échelle et fait la transition avec le niveau 3 du SIG.

Niveau 3 - Unités de sol

Une Unité de sol est un compartiment vertical d’une Unité de modelé qui constitue elle-même une partie d’une Unité naturelle de terrain ; elle est définie de la manière suivante :

« Partie d’une Unité de modelé constituée par une superposition verticale déterminée d’horizons, entre la surface du terrain et à la base le matériau originel, et caractérisée par un mode de fonctionnement cyclique saisonnier, en particulier par son cycle hydrique et son cycle thermique.

Les variations latérales des propriétés morphologiques, physico-chimiques, minéralogiques, hydriques et thermiques sont trop faibles pour exercer une influence édaphique significative sur la crois-

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 315-345

sance des plantes d’un point à un autre de la superficie de terrain ainsi délimitée ». (BRABANT, 199 1).

En se référant à cette définition, on peut considé- rer que :

- une Unité de sol est homogène pour une utilisation agronomique déterminée ;

- chaque Unité de sol peut être identifiée et décrite par une coupe verticale de dimension métrique (cf. fig. 13-l-2), allant de la surface topographique jusqu’au matériau originel.

Ce niveau 3 est caractérisé par des attributs qui sont principalement de nature pédologique et il introduit systématiquement une troisième dimension z qui vient s’ajouter aux deux autres x et y uti- lisées dans les niveaux 1 et 2.

Chaque Unité de modelé comporte souvent 2 à 3 Unités de sol, parfois une seule mais rarement plus de 3.

Les limites entre ces Unités de sol peuvent être représentées graphiquement sur des cartes dont l’échelle est généralement inférieure à l/lO 000 (cf. fig. 12-3). Comme pour les niveaux précé- dents, le contenant, sous la forme des contours de polygones, peut être numérisé graphiquement et le contenu des polygones sous la forme d’attributs codifiés. Une liste d’attributs est donnée dans l’annexe 1.

Passer du niveau 2 du SIG qui correspond à des données d’une carte à 1/50 000 par exemple, au niveau 3 qui se réfère à une carte à 1/5 000 ou 1/2 500, et inversement, est relativement aisé pour un utilisateur.

Grâce à l’opération effectuée sur un secteur représentatif il sait, en consultant le SIG au niveau 2, qu’un polygone représentant une Unité de modelé ne correspond pas à une zone de terrain homogène. Le secteur représentatif agrandi et le bloc-diagramme lui indiquent que cette zone est constituée par exemple de trois Unités de sol diffé- rentes, associées dans un ordre et des proportions déterminées (cf. fig. 12-2).

Si cet utilisateur consulte le SIG au niveau 3, il constate que ces trois Unités de sol, constituant des unités cartographiques différentes à l’échelle du 1/2 500, sont des parties d’une même Unité de modelé et peuvent être regroupées dans le même ensemble au niveau 2.

D’autre part, cet utilisateur connaît, en consultant le bloc-diagramme numérisé au niveau 3, le nombre et la succession verticale des horizons de chaque Unité de sol (cf. fig. 13-1). Cela lui permet ainsi de faire la transition avec le niveau 4.

333

P. BRABANT

1 - ModYlsatlon d’une unlt6 de sol par une coupe verticale 2 - Coupe verticale

Strate

COUPe vertlcale _ 0

+++tt++~rlt +*+.*++4+

r-2*

e : 0 100 L à

fj t

200

Horizon

240

’

f

chaque unité de soi (l’unité l-2 sur la figure) peut être modélisée par une coupe verticale

100-

‘T -;-

Couche

Photo 7 0

l- Couche d’humus

Z- Cewhe l nble

3- Couoh* do kt&ltD

4- soru-901

100

Exar@a d’une coupe de sol montrant la suparpposltlgn de trois horlrons prlnolpaux

cm

FIG. 13. - Introduction des données au Niveau 3. Zoom sur une coupe d’Unité de sol pour montrer le nombre et la disposition des horizons, des couches, des strates végétales et du profil racinaire. Introduction of level3 data. Close-up of a cross section of a Soi1 unit, showing the number and arrangement of horizons, layers, vegetation storeys and root profile layers.



Niveau 4 - Horizon et couche - strate et profondeur racinaire

À ce niveau, nous introduisons dans le SIG les différentes composantes de chaque Unité de sol, celle-ci étant modélisée par une coupe verticale partant du sommet des arbres jusqu’à la roche-mère ou le matériau originel du sol (cf. fig. 13-l -2).

La composante de base choisie pour caractériser le sol lui-même est l’horizon. La coupe indique donc la succession verticale des horizons (cf. fig. 13-2), chacun d’eux étant caractérisé par plusieurs dizaines d’attributs (cf. annexe 1).

Le terme de couche(14) (cf. fig. 13-2) peut se substituer à celui d’horizon quand on veut employer un langage plus familier aux utilisateurs : par exemple la couche d’humus ou la couche arable pour les agriculteurs, la couche de latérite pour les spécialistes des travaux routiers. Cependant l’emploi du terme de couche doit se référer à la succession verticale des horizons qui constitue la donnée de base au niveau 4 du SIG.

En ce qui concerne la végétation, le terme de strate conviendrait pour la partie aérienne des plantes (par exemple, strate arborée, strate herbacée) avec des subdivisions possibles et celui de profondeur racinaire pour la partie souterraine.

Ce niveau 4 est donc caractérisé par des attributs principalement de nature pédologique ou floris- tique.

Les relations entre les niveaux 3 et 4 sont diffé- rentes de celles qui relient les niveaux 1, 2 et 3. Les données qui caractérisent ces trois premiers niveaux sont géoréférencées alors que celles du niveau 4 ne le sont que ponctuellement au point d’observation de la coupe verticale de sol. Il n’y a donc pas de données graphiques sous forme de

cartes en deux dimension x et y à introduire dans le SIG au niveau 4.

Il est rare que l’extension latérale en x et y des horizons et que leurs variations d’épaisseur, c’est- à-dire les valeurs de z, soient déterminées. Cela peut être réalisé dans des sites dont la superficie ne dépasse pas quelques hectares ou quelques dizaines d’hectares.

Dans ce cas, les données sont présentées sous forme de cartes d’analyse structurale (BOULET et al., 1982) ou de tomographies (GIRARD, 1983).

On remarque que la troisième dimension z est positive quand elle concerne certaines couches (la couche de litière par exemple) ou la partie aérienne des plantes ; elle est négative quand elle concerne les horizons du sol situés, par définition, sous la surface topographique et le système racinaire des plantes. Cela correspond dans un SIG urbain aux étages (z positif) et aux sous-sols (z négatif).

AUTRES NIVEAUX INFÉRIEURS

Par analogie avec un SIG urbain (cf. fig. l), il est possible de déterminer dans la structure d’un SIG rural d’autres niveaux inférieurs, qu’il serait trop long de décrire dans cet article.

En comparant les figures 1 et 14, on constate qu’elles présentent une forte analogie. On peut remar- quer aussi que la gamme des techniques d’identification des objets va de la microscopie, pour les niveaux inférieurs, à la télédétection, pour les niveaux supérieurs, et que la gamme des utilisateurs s’élargit des niveaux inférieurs vers les supérieurs.

PROPRIÉTÉS D’UN SIG RURAL FONDÉ SUR LA CARACTÉRISATION DES UNITÉS NATU- RELLES DE TERRAIN

Nous allons comparer maintenant les deux types de SIG, rural et urbain, pour rechercher leurs similitudes et leurs différences (cf. page 318).

- Les similitudes : un SIG rural, dont la structure est fondée sur les caractéristiques des Unités naturelles de terrain, présente les similitudes suivantes :

1 - Il est bien structuré et formé de plusieurs niveaux hiérarchisés et emboîtés. Sa structure pré- sente un motif répétitif, ce qui facilite la modélisation.

2 - Les objets à caractériser sont des surfaces à deux dimensions (une Unité de modelé par exemple) ou des volumes à trois dimensions avec un z, positif ou négatif (une Unité de sol par exemple).

3 - Les objets, au moins ceux des niveaux 1 à 4, peuvent être géocodés.

4 - Les objets sont tous identifiables dans leur totalité sur les images aérospatiales dans les niveaux 1 et 2, mais en partie seulement dans les niveaux 3 et 4.

(14) Couche : subdivision effectuée dans une coupe de sol et correspondant à une partie d’un horizon, à un horizon ou regroupant deux ou plusieurs horizons.

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2,1992 : 315-345 335

P. BRABANT

NIVEAU

Unit6 naturelle de terrain UNITE NATURELLE DE TERRAIN 3

rr ‘~

t

Y etc.

Horizon-couche-strate

Mode d’agr6gation des constituants des

horizons

G&gr$he

Agronome

Géomorphologue

GBOlogUe

Botaniste

Ecologue

AmBnageur

etc...

PBdologue

Agro-pédologue

~ Physicien du Sol

Type de fonds matriciels et distribution

dans les agr6gats

Arrangement du plasma et du squelette

dans chaque fond matriciel (S-matrix)

Arrangement des constituants du plasma B

(plasmic fabric) : 0 -_---

Structure de chaque constituant du

plasma et du squelette (kaolmite,

goethite,etc..

0. Nature et rbpartition des Mments

chimiques dans chaque constituant

FIG. 14. - Structure d’une base de données comportant, en plus des quatre premiers niveaux, les niveaux 5 à 10, spécifiques à la pédologie ou à la minéralogie. Structure of a data hase comprising levels 5 to 10 (specifically pedological or mineralogical) as well as thefirstfour levels.

5 - Les objets référencés à un niveau donné peuvent être situés par rapport aux autres niveaux, supérieurs et inférieurs. Par exemple : un horizon (niveau 4) est rattaché à une Unité de sol (niveau 3) de telle Unité de modelé (niveau 2) ; il possède aussi un mode d’agrégation (niveau 5) avec des types déterminés de fond matriciel (niveau 6).

6 - La structure de base du SIG rural ne change pas, quels que soient le mode d’utilisation et la spécialité des utilisateurs : géographe, géologue, pédologue, agronome, hydrologue, etc. Chaque spécialiste peut adapter des modules à cette structure de base en fonction de ses besoins particuliers.

Les différences entre SIG urbain et SIG rural portent sur la forme, le contour et la nature des objets :

1 - La forme des objets n’est pas géométrique, au moins pour ceux des niveaux 1 à 8, et leur contour n’est pas net mais plus ou moins flou.

2 - Les objets ne sont pas artificiels mais naturels. Cela implique qu’ils possèdent des particulari- tés telles qu’une variation, paraissant parfois aléatoire, de certaines propriétés dans le même ensemble. Par exemple, la teneur en argile d’un horizon est caractérisée par une valeur moyenne de 12 %, alors que cette valeur peut varier en réalité de 9 à 15 % d’un point à un autre de cet horizon.



Les problèmes techniques et relationnels rencon- trés dans les SIG urbains existent aussi dans les SIG ruraux comme la normalisation des formats d’échange, de la couche de transmission. La solution de ces problèmes est également prévisible à court terme.

CONCLUSIONS

Le découpage de l’espace rural en Unités naturelles de terrain et la structure du SIG correspondant, constituée de niveaux hiérarchisés et emboîtés, sont compatibles avec :

- les conditions requises par l’informatique ; - les exigences des changements d’échelle, et la

recherche d’une perte minimale d’informations au cours de ces changements ;

- une approche pluridisciplinaire, puisque les études sont orientées vers le même objet et qu’elles relèvent de plusieurs disciplines ;

- les besoins des utilisateurs du développement rural, puisque les unités définies aux niveaux 1, 2 et 3 ont des dimensions équivalentes aux unités d’aménagement rural : le bassin versant (niveau l), l’exploitation agricole (niveau 2), la parcelle (niveau 3), le site d’expérimentation (niveau 4) ;

- l’un des objectifs principaux de la science du sol : mieux s’insérer dans la communauté scientifique et faire connaître le rôle majeur du sol dans la gestion de l’environnement.

Par ailleurs, la principale recommandation à faire est que les thématiciens des diverses disciplines s’accordent sur un découpage de l’espace rural qui soit fondé sur un dénominateur commun : au moins le concept d’Unité naturelle de terrain décrit au niveau 1 du SIG. Ils pourraient ensuite moduler le découpage des niveaux inférieurs en fonction des nécessités de leur discipline et de leurs recherches, mais en respectant cette base commune minimale. Notons en passant que le concept d’Unité naturelle de terrain est comparable au concept de « terroir », bien connu des agro- nomes et des géographes.

Nous savons qu’il ne suffit pas de regrouper des thématiciens ou de réaliser des fichiers théma- tiques numérisés et de les croiser pour réaliser des travaux pluridisciplinaires. Il est essentiel que les divers thématiciens travaillent sur le même objet.

Nous sommes conscients aussi qu’un tel accord n’est pas facile à obtenir. Les difficultés relation- nelles, déjà observées dans l’utilisation des SIG urbains, vont se présenter à nouveau. Chaque thé-

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 31.5-345

maticien aura tendance à identifier des unités naturelles en fonction de ses connaissances, de ses préoccupations et de ses objectifs.

Nous ajouterons que les pédologues ont aussi des efforts importants à faire. Ils devraient éviter de donner au concept de « pédon » trop réduction- niste bien que largement utilisé depuis cinquante ans, l’importance qu’il n’a pas. En effet, l’utilisation de ce concept a déjà montré ses limites, a freiné le développement de la science du sol dans certains domaines et a gêné la coordina- tion avec des disciplines complémentaires.

Le découpage systémique de l’espace rural nous paraît être le meilleur moyen de rendre un SIG rural opérationnel, de favoriser l’insertion des pédologues dans les grands projets de contrôle et de gestion des terres et de l’environnement de la planète au cours du XXI~ siècle. D’autre part, ce type de SIG est adapté aux espaces ruraux des pays tropicaux. Or, l’évaluation, l’utilisation durable et la conservation des terres et la protection de l’environnement rural sont des problèmes vitaux pour de nombreux pays de la zone tropicale, qui sont encore à large dominante rurale. Cela concerne la plus grande partie de l’Afrique, de larges étendues en Asie tropicale et en Amérique du Sud, c’est-à- dire les trois quarts environ des terres émergées arables.

Enfin, il est encourageant de constater que la nécessité d’une approche systémique est ressentie aussi par d’autres disciplines, comme la géologie par exemple. Voici des extraits de l’exposé de Y. SCANVIC du BRGM à la Journée nationale de la recherche géographique (12 juin 1989, à Paris) concernant les recherches en télédétection au service de l’information géologique et géographique :

« La réponse spectrale des objets géologiques est un critère nécessaire mais non suffisant des classifications [de ces objets]. Il faut donc faire appel à d’autres descripteurs compatibles avec l’interprétation analytique... »

« Les premiers résultats montrent qu’on peut définir sur les images [satellitaires] des “unités de paysage” ; ce sont des surfaces d’étendue quel- conque, présentant des relations constantes entre certaines de leurs composantes. Les différentes composantes traduisent des liens étroits entre la végétation, la morphologie, la fracturation et le substratum. L’approche consiste donc à synthétiser cet ensemble de données, à choisir des parcelles d’entraînement homogènes et représentatives... »

337

P. BRABANT

QUELQUES PERSPECTIVES DE RECHERCHES

Trois principales perspectives de recherches peuvent être proposées :

- la première concerne les spécialistes de la télé- détection qui pourraient apporter leur contribution pour faciliter l’identification des Unités naturelles de terrain, qui sont le fondement des SIG ruraux et constituent la « boîte noire » dont peuvent dériver une grande partie des données physiques(15) ;

- la deuxième s’adresse aux informaticiens pour qu’ils adaptent leur outil aux nécessités imposées par

les caractéristiques des objets naturels. Des recherches pourraient être menées ou poursuivies sur les possibilités de la logique floue (fuzzy Zogic) qui semble bien adaptée à l’étude des objets naturels ;

- la troisième se rapporte à un domaine actuellement peu exploré : celui des ensembles fractals. Des recherches en ce domaine, en liaison avec les spécialistes de la télédétection, pourraient apporter des résultats nouveaux et intéressants sur la réparti- tion et la structure des Unités naturelles de terrain. Manuscrit accepté par le Comité de rédaction le 30 juin 1992.

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(15) Alors que les données socio-économiques ou au moins une grande partie d’entre elles sont plus ou moins indépendantes de ces unités

naturelles (par exemple, le découpage cadastral).

338 Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 31.5-345


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P. BRABANT

ANNEXE 1

EXEMPLES D’ATTRIBUTS UTILISÉS POUR CARACTÉRISER LES QUATRE NIVEAUX DE DONNÉES DU SIG

Niveau 1 Exemples d’attributs utilisés pour caractériser une Unité naturelle de terrain 1. REPERAGE GÉOGRAPHIQUE 1.1. Pays 1.2. Région ou province 1.3. Préfecture 1.4. Échelle de la carte -Année -Auteur -Éditeur 1.5. Références de la carte topographique utilisée (échelle -année -auteur) 1.6. Unité cartographique ou réference du type d’Unité naturelle de terrain 1.7. Numéro du polygone dans cette unité cartographique 1.8. Coordonnées géographiques de la partie centrale du polygone 1.9. Références de l’image-satellite utilisée 1.10. Références de l’image-radar utilisée 1.11. Références des photos aériennes utilisées 2. ENVIRONNEMENT CLIMATIQUE

Attributs 2.1 à 2.19 3. ENVIRONNEMENT GÉOMORPHOLOGIQUE

Attributs 3.1 à 3.6 4. ENVIRONNEMENT GÉOLOGIQUE

Attributs 4.1 à 4.6 5. ENVIRONNEMENT HYDROGRAPHIQUE ET HYDROLOGIQUE 5.1. Références de la carte ou des études hydrologiques

5.2. Références de la carte hydrogéologique ou des études hydrogéologiques

5.3. Nom du bassin versant local et régional 5.4. Forme du réseau hydrographique 5.5. Densité du réseau hydrographique

5.6. Distance moyenne entre les axes de drainage d’ordre 1, d’ordre 2

5.7. Degré d’incision du réseau hydrographique sur ces axes d’ordre 1 et 2 5.8. Type de régime hydrologique 5.9. Coefficient d’écoulement moyen annuel 5.10. Coefficient de ruissellement moyen annuel 5.11. Débit spécifique moyen annuel 5.12. Période et durée de tarissement de l’écoulement sur les axes d’ordre 1,2 et 3 5.13. Pourcentage de terrain inondable saisonnièrement et localisation 5.14. Présence ou absence de nappe phréatique dans le sol 5.15. Nappe permanente ou saisonnière 5.16. Régime de la nappe 5.17. Présence ou absence de nappe dans le sous-sol 5.18. Profondeur et débit approximatif de cette nappe 5.19. Conductivité et pH de la nappe 6. ENVIRONNEMENT VÉGÉTAL (VÉGÉTATION NATURELLE ET SPONTANÉE)

Attributs 6.1 à 6.7 7. ENVIRONNEMENT HUMAIN 7.1. Aucune utilisation ou utilisation 7.2. Densité de population rurale 7.3. Mode d’exploitation dominant (si utilisation)

7.4. Système d’exploitation dominant 7.5. Système de culture

7.6. Modification de l’environnement géomorphologique

7.7. Modification de l’environnement hydrique et hydrologique 7.8. Modification de l’environnement végétal 7.9. Amélioration ou dégradation du sol 7.10. Type d’amélioration 7.11. Type dominant de dégradation 7.12. Degré de dégradation 7.13. Extension de la dégradation 7.14. Vitesse estimée de la dégradation 7.15. Causes principales de la dégradation 7.16. Effets hors site



8. ENVIRONNEMENT PÉDOLOGIQUE

8.1. Références de la carte des sols utilisée (Échelle -Année -Auteur) 8.2. Type de système-sol (Référentiel utilisé) 8.3. Nombre d’horizons majeurs et liste de ces horizons 8.4. Horizon ou couple d’horizons diagnostiques 8.5. Références du pédon ou des deux pédons dominants (IRB ou légende FAO) 8.6. Régime hydrique général du système-sol 8.7. Caractéristiques hydriques à l’échelle du bassin versant élémentaire 8.8. Bilan hydrique annuel à l’échelle du bassin versant élémentaire 9. ZOOM SUR UN SECTEUR DE RÉFÉRENCE DU POLYGONE

Transition vers le niveau 2

Niveau 2 Exemples d’attributs utilisés pour caractériser une Unité de modelé 1. REPÉRAGE

1.1. Pays

1.2. Région ou province

1.3. Préfecture

1.4. Unité cartographique ou référence du type d’Unité naturelle de terrain

1.5. Numéro du polygone dans cette unité cartographique

1.6. Nombre d’unités de modelé (cf. Zoom au niveau 1)

1.7. Numéro de l’Unité de modelé

1.8. Pourcentage de la superficie occupée par cette Unité de modelé dans le polygone

2. ENVIRONNEMENT GÉOMORPHOLOGIQUE

2.1. Type de forme

2.2. Dénivellation

2.3. Gradient de pente

2.4. Longueur de la pente

2.5. Mode de raccordement avec le ou les formes voisines

2.6. Taux de recouvrement en surface par les cailloux et les blocs

2.7. Dimension des blocs

2.8. Affleurements rocheux. Pourcentage de terrain couvert

2.9. États de surface du sol

3. ENVIRONNEMENT GÉOLOGIQUE

3.1. Matériau originel (si 2 ou 3 formations identifiées dans le polygone)

3.2. Profondeur de la roche compacte

4. ENVIRONNEMENT HYDROGRAPHIQUE ET HYDROLOGIQUE

4.1. Présence ou absence de nappe phréatique

4.2. Nappe permanente ou saisonnière

4.3. Extension dans l’Unité de modelé

4.4. Durée de la présence de la nappe en mois (si saisonnière)

4.5. Profondeur du niveau hydrostatique au maximum saisonnier d’humidité

4.6. Profondeur du niveau hydrostatique au minimum saisonnier (si nappe permanente)

4.7. Conductivité et pH de la nappe

4.8. Couleur et turbidité 4.9. Pas de submersion ou submersion temporaire 4.10. Localisation et pourcentage de terrain submergé dans l’Unité de modelé

4.11. Périodicité et durée de la submersion

4.12. Hauteur de la nappe d’eau de submersion 4.13. Cause de la submersion

5. ENVIRONNEMENT VÉGÉTAL

5.1. Formation végétale dominante

5.2. Taxon ou famille dominante (ex: graminées, cypéracées) 5.3. Degré d’anthropisation

6. ENVIRONNEMENT HUMAIN

6.1. Aucune utilisation ou utilisation

6.2. Utilisation continue ou discontinue du sol

6.3. Rapport entre la durée des périodes de culture et de jachère

6.4. Mode d’exploitation 6.5. Type d’utilisation 6.6. Pratiques culturales


P. BRABANT

6.7. Avec ou sans amélioration foncière

6.8. Amélioration avec ou sans modification du modelé

6.9. Nature de la modification

6.10. Type principal de dégradation

6.11. Degré le plus fréquent de dégradation

6.12. Vitesse estimée de la dégradation

6.13. Causes principales de la dégradation

7. ZOOM SUR UNE UNITÉ DE SOL DE CET-I-F UNITÉ DE MODELÉ


Niveau 3 Exemples d’attributs utilisés pour caractériser une Unité de sol 1. REPÉRAGE

1.1. Pays

1.2. Région ou province

1.3. Préfecture

1.4. Unité cartographique ou réference du type d’Unité naturelle de terrain

1.5. Numéro du polygone dans cette unité cartographique

1.6. Numéro de l’Unité de modelé (Zoom au niveau 1, cf.9)

1.7. Numéro de l’Unité de sol dans cette Unité de modelé (Zoom au niveau 2, cf.7)

1.8. Pourcentage de la superficie occupée par cette Unité de sol dans l’Unité de modelé

1.9. Période d’observation

2. ENVIRONNEMENT

2.1.

2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

2.7.

2.8.

2.9.

2.10.

2.11.

2.12.

2.13.

2.14.

2.15.

2.16.

2.17.

3. SOL

3.1.

3.2.

3.3.

3.4.

3.5.

3.6.

3.7.

3.8.

3.9.

3.10.

3.11. 3.12.

3.13.

3.14.

3.15.

Nombre de profils de sol utilisés pour la sélection du profil de référence ou utilisation d’un seul profil considéré comme représentatif

Type de profil: U-G-D

Présence ou absence de marques d’hydromorphie

Hydromorphie constatée sur le terrain (présence de nappe par exemple)

Profondeur d’apparition de l’hydromorphie

Niveau hydrostatique maximum atteint par la nappe au cours d’une année à pluviosité «normale»

Profondeur atteinte par le front de dessication au cours du cycle hydrique annuel

Longueur (en jours) de la période végétative au cours d’une année

Succession verticale des horizons - Profondeur de la limite supérieure et inférieure de chacun

Succession verticale des couches et profondeur des limites (4 couches au maximum)

Profondeur d’enracinement possible pour les plantes ligneuses / pour les plantes herbacées

Épaisseur du matériau d’altération (en mètres)

Texture du matériau d’altération

Type d’altération (minéraux dominants)

Références taxonomiques du profil représentatif de l’Unité de sol : légende FAO, CPCS, Soi1 Taxonomy, autre classification,

Dénomination vernaculaire et langue utilisée

3.16. Régime hydrique et thermique (selon les normes de la Soi1 Taxonomy)

État de la strate arborée

État de la strate arbustive

État de la strate herbacée

Abondance des résidus végétaux en surface ou absence de résidus

Présence ou absence de rejets de terre d’origine biologique en surface

Périodes de l’année où le sol est nu

Microrelief

État de surface

Variations saisonnières de l’état de surface

Façons culturales et soins culturaux

Amendement

Fumure organique

Fertilisation minérale

Intensité et localisation de la fertilisation

Vitesse d’infiltration de l’eau en surface

Amélioration du sol État actuel de dégradation de la couche superficielle du sol ou de la couche arable

4. ZOOM SUR UN HORIZON DU PROFIL REPRÉSENTATIF DE CETTE UNITÉ DE SOL




Niveau 4 Exemples d’attributs utilisés pour caractériser un horizon. 1. -REPÉRAGE

2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12. 2.13. 2.14. 2.15. 2.16. 2.17. 2.18. 2.19. 2.20. 2.21 3.

Attributs 1.1 à 1.11 ; CARACTÈRES MORPHOLOGIQUES Profondeur moyenne Variations d’épaisseur dans l’unité de sol

Couleur, homogène ou hétérogène Teinte (hue), value et chroma ~ À l’état sec/état humide (réf. Munsell) d’une ou de deux couleurs (si celle-ci est hétérogène)

Présence ou absence de taches Distribution des taches Couleur des taches dominantes - À l’état sec/À l’état humide

Texture Teneur en éléments grossiers (supérieurs à 2 mm) Pourcentage d’éléments à hydroxydes et oxydes. Pourcentage d’éléments calci-magnésiques Structure Tenue des agrégats immergés dans l’eau Vitesse d’humectation des agrégats par l’eau Porosité

4.

5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. 5.11. 5.12. 5.13. 5.14.

5.15.

5.16. 5.17. 5.18. 5.19. 5.20. 5.21. 5.22. 5.23. 5.24. 5.25. 5.26. 5.27. 5.28. 6. 6.1. 6.2. 6.3.

Consistance à l’état sec/à l’état humide Degré d’activité biologique et type d’activité dominante (exemple : termites, vers de terre).

Densité des racines et grosseur Mode de pénétration des racines Type de transition avec l’horizon supérieur Type de transition avec l’horizon inférieur

PROPRIÉTÉS MINÉRALOGIQUES Attributs 3.1 à 3.4. PROPRIÉTÉS PHYSIQUES Attributs 4.1 à 4.10 PROPRIÉTÉS CHIMIQUES ET PHYSICO-CHIMIQUES pH H20 pH HC1 Carbone % Azote % Phosphore total Phosphore assimilable Calcium échangeable Magnésium échangeable Potassium échangeable

Sodium échangeable Aluminium échangeable C.E.C. de la terre fine à pH 7,0 Taux de saturation en bases C.E.C. effective au pH du sol

Capacité d’échange d’anion Acidité d’échange Réserves en calcium Réserves en magnésium Réserves en potassium Réserves en sodium Calcaire total (C03Ca) Gypse (Ca SO4,2H20) Fer total Fer dithionite Fer oxalate Microéléments - Déficience ou excès Taux de sodium échangeable Conductivité électrique de l’extrait de pâte saturée PROPRIÉTÉS HYDRIQUES Humidité équivalente Capacité au champ Humidité au pF 4,2


P. BRABANT

6.4. 6.5. 6.6. 6.1. 6.8. 6.9. 6.10. 6.11.

6.12. 6.13. 7. 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 8. 9.

Taux d’humidité au minimum saisonnier Variation saisonnière du taux d’humidité Définition générale du régime hydrique Durée de la saturation par l’eau (si période de régime saturé) Périodicité de la saturation Durée maximale des périodes de saturation Durée de la période de dessiccation (humidité inférieure à la teneur en eau au pF 4,2) Nombre de millimètres de pluie nécessaires pour que la teneur en eau de l’horizon atteigne la capacité au champ après la période de dessiccation saisonnière Teneur en eau utilisable par les plantes Conductivité hydraulique de l’horizon REPÉRAGE DES COUCHES Couche 1 - Dénomination - Limites supérieure et inférieure Couche 2 - Dénomination - Limites supérieure et inférieure Couche 3 - Dénomination - Limites supérieure et inférieure Couche 4 - Dénomination - Limites supérieure et inférieure DESCRIPTION DES STRATES DE LA VÉGÉTATION DESCRIPTION DE L’IMPLANTATION RACINAIRE

ANNEXE II

EXEMPLE DE CROISEMENT DE FICHIERS MONOTHÉMATIQUES DANS UN SIG, UTILISANT LE LOGICIEL ARC-INFO.

Limites des 6 700 polygones obtenus par le croisement des cinq cartes numérisées. Boundaries of the 6 700 polygones drawn hy overlaying thefive digitalized maps.

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 315-345


Cinq fichiers différents ont été numérisés dans le SIC à partir des données recueillies dans un bassin versant couvrant 1,36 km2 : (1) la carte des sols, (2) la carte des gravillons, (3) la carte des cuirasses, (4) la carte des organisations pelliculaires de surface, (5) la carte du couvert végétal.

Le croisement de ces cinq fichiers génère la carte ci-dessus, qui comporte 6 700 polygones, dont la superficie moyenne est équivalente à un

carré de 15 mètres de côté. Cet exemple, bien que caricatural, montre cependant la difficulté pour un utilisateur de ce type de SIG à exploiter les données pour des appli-

cations pratiques. Extrait de « Etude spatialisée des écoulements ssur les versants et de leurs conséquences sur l’hydrologie et l’érosion ». Exemple en savane

humide (Booro-Borotou, Côte-d’Ivoire). Olivier PLANCHON, 1991, p. 118.

Cah. Orstom, sér. Pédol., vol. XXVII, no 2, 1992 : 315-34.5 345

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